科学家称将小型望远镜送到土星附近可解开宇宙中的一些最大的谜团

目前已有数十台天基望远镜在地球附近运行，并提供了令人难以置信的宇宙图像。但是，想象一下远在外太阳系的望远镜。探索我们的太阳系或窥视遥远宇宙的黑暗的能力将使其成为一个独特的强大科学工具。莱罗切斯特理工大学的副教授 Michael Zemcov是一名天体物理学家，研究宇宙结构的形成。自20世纪60年代以来，像他这样的科学家一直在考虑可能通过放置在外太阳系的望远镜来回答的重要科学问题。

那么这样的任务会是什么样子的呢？又能做哪些科学工作呢？

远离地球的小望远镜

远离地球的望远镜的科学力量将主要来自于它的位置，而不是它的大小。在外太阳系建立望远镜的计划将把它放在土星轨道以外的某个地方，距离地球大约10亿或更多英里。

科学家只需要发送一个非常小的望远镜--其镜头大约有一个小盘子那么大--就可以获得一些真正独特的天体物理学见解。这样一个望远镜的重量可以小于20磅（9公斤），几乎可以搭上任何前往土星或更远地方的任务。

尽管与哈勃或詹姆斯-韦伯这样的望远镜相比，这样的仪器在远离太阳亮光的地方运行，可以进行从地球附近的有利位置上难以或完全不可能的测量。

不幸的是，对于天文学家来说，获得太阳系的“自拍”是一个挑战。但是，能够从外部的有利位置看到太阳系将揭示出很多信息，特别是关于环绕太阳的尘埃云的形状、分布和组成。

多年来，天体物理学家已经能够拍摄和研究银河系其他恒星周围太阳系中的尘埃盘的图像。但是这些恒星非常遥远，而且天文学家对它们的了解也是有限的。利用回望太阳的观测，天文学家可以将这些遥远的尘埃云的形状、特征和组成与地球自身太阳系的详细数据进行比较。这些数据将填补有关太阳尘埃云的知识空白，并使我们有可能了解其他太阳系中尘埃的生产、迁移和破坏历史，而这些尘埃是没有希望亲自前往的。

深度黑暗的太空

将望远镜放在远离太阳的地方的另一个好处是缺乏反射光。行星平面上的尘埃盘将太阳的光线反射到地球上。这就形成了一种“雾霾”，比来自其他星系的光亮100到1000倍，遮挡了从地球附近看宇宙的视野。把望远镜送到这个尘埃云的外面，会把它放在一个更黑暗的空间区域，使它更容易测量来自太阳系外的光。

一旦到了那里，望远镜可以测量宇宙中各种波长的环境光的亮度。这可以提供关于物质如何凝结成第一批恒星和星系的见解。它还将使研究人员能够通过比较来自所有星系的光的预测值和精确的测量值来测试宇宙的模型。差异可能指向宇宙结构形成模型的问题，也可能指向奇异的新物理学。

进入未知世界

最后，增加望远镜与太阳的距离也将使天文学家能够利用一种叫做引力透镜的效应进行独特的科学研究，在这种效应中，一个巨大的天体在经过一个天体时扭曲了光线的路径。

引力透镜的一个用途是搜索“流氓行星”--这些行星在被从它们的太阳系中弹出后在星际空间游荡。由于“流氓行星”本身不发光，天体物理学家可以寻找它们对背景恒星光线的影响。为了区分透镜天体的距离和它的质量，需要从远离地球的第二个地点进行观测。

2011年，科学家们利用EPOXI任务上的一台相机前往小行星带，发现了一个海王星大小的天体在银河系的恒星中自由漂浮。目前只发现了几颗流氓行星，但天文学家怀疑它们非常普遍，可能掌握着太阳系形成和恒星周围行星普遍存在的线索。

但是，外太阳系中的望远镜最有趣的用途也许是有可能将太阳本身的引力场作为一个巨大的透镜。这种测量可能允许天体物理学家实际绘制其他恒星系统中的行星。

即将到来？

自从1973年"先锋10号"成为第一个飞越木星轨道的人造物体以来，从地球轨道以外进行的天体物理学研究屈指可数。前往外太阳系的任务是罕见的，但许多科学家团队正在进行研究，以显示一个太阳系外望远镜项目将如何运作，以及从一个项目中可以学到什么。

每隔10年左右，天体物理学和天文学领域的领导人就会聚集在一起，为下一个十年制定目标。这个2020年代的计划定于2021年11月4日发布。在其中，研究人员期望看到关于下一个可能彻底改变天文学的望远镜的讨论。把望远镜带到外太阳系，虽然雄心勃勃，但完全在美国宇航局或其他空间机构的技术能力范围内。研究人员希望在不久后的某一天，在太阳系的黑暗地带执行孤独任务的小型望远镜将为我们提供关于宇宙的难以置信的见解。